Figure 10.11: TcpIpArpConfig

1. Diagrammtyp & Architektur-Kontext

• Klassifikation: AUTOSAR ECU-Configuration-Metamodell-Diagramm (UML-Klassendiagramm der BSW-Parameterdefinition) kombiniert mit der standardisierten SWS-Container-Spezifikationstabelle.
• Funktionale Einordnung: AUTOSAR Classic Platform, BSW-Modul TcpIp (Communication Services Layer). Definiert das Konfigurationsschema für das Submodul ARP (Address Resolution Protocol, RFC 826 / RFC 5227) innerhalb der IPv4-Stack-Konfiguration (TcpIpIpV4Config, SWS Item [ECUC_TcpIp_00095]).

2. Komponenten, Entitäten & Schnittstellen

Übergeordneter Kontext (TcpIpIpV4Config – Metaklasse EcucParamConfContainerDef)

Parent Container: TcpIpIpConfig. Beinhaltet Sub-Container für Protokollkomponenten des IPv4-Stacks:

• TcpIpArpConfig (Multiplizität 0..*): ARP-Submodul-Konfiguration.
• TcpIpAutoIpConfig (Multiplizität 0..*): Link-Local IPv4-Adressierung (RFC 3927).
• TcpIpDhcpConfig (Multiplizität 0..*): Dynamische IP-Zuweisung via DHCPv4.
• TcpIpIcmpConfig (Multiplizität 0..1): ICMPv4-Steuerung.
• TcpIpIpFragmentationConfig (Multiplizität 0..*): IPv4-Fragmentierung und -Reassemblierung.

Container TcpIpArpConfig

• Typ: EcucParamConfContainerDef
• Kardinalität: lowerMultiplicity = 0, upperMultiplicity = * (erlaubt interface- oder instanzspezifische ARP-Konfigurationen).

Enthaltene Parameter (+parameter Komposition)

1. TcpIpArpTableSizeMax (EcucIntegerParamDef):
   • Wertebereich: [0 .. 65535]
   • Semantik: Maximale Anzahl statischer/dynamischer Einträge in der ARP-Cache-Tabelle.
2. TcpIpArpTableEntryTimeout (EcucFloatParamDef):
   • Wertebereich: [0.0 .. INF] (Einheit: Sekunden)
   • Semantik: Gültigkeitsdauer eines dynamisch gelernten ARP-Cache-Eintrags vor dem Verfall.
3. TcpIpNumGratuitousARPonStartup (EcucIntegerParamDef):
   • Wertebereich: [0 .. 255]
   • Semantik: Anzahl der beim Interface-Startup unaufgefordert gesendeten Gratuitous-ARP-Pakete (zur Adresskonflikterkennung und Aktualisierung benachbarter Caches).
4. TcpIpArpPacketQueueEnabled (EcucBooleanParamDef):
   • Multiplizität: 1..1, Default: false
   • Semantik: Aktiviert/Deaktiviert das Zwischenspeichern ausgehender IPv4-Pakete, während die Ziel-MAC-Adresse über ARP aufgelöst wird.
5. TcpIpArpRequestTimeout (EcucFloatParamDef):
   • Wertebereich: [0.0 .. INF], Default: 1.0 (Einheit: Sekunden)
   • Semantik: Wartezeit auf eine ARP-Antwort vor einem erneuten Request bzw. Timeout.
6. TcpIpArpDefensiveProcessing (EcucBooleanParamDef):
   • Multiplizität: 0..1, Default: false
   • Semantik: Aktiviert defensive ARP-Verarbeitung (Verwerfen unangeforderter Updates zur Härtung gegen ARP-Cache-Poisoning gemäß RFC 5227).

3. Dynamisches Verhalten & Sequenzablauf

Das Diagramm selbst ist statisch, determiniert jedoch direkt die internen State-Machine- und Timer-Abläufe des ARP-Moduls in TcpIp_MainFunction():

• Startup: Nach IP-Adresszuweisung sendet der Stack TcpIpArpNumGratuitousARPonStartup-mal zyklisch ein Gratuitous ARP Request/Reply ins Subnetz.
• Adressauflösung (TX-Pfad):
  • Fehlt die Ziel-Hardwareadresse im Cache, initiiert der Stack einen ARP Request.
  • Wenn TcpIpArpPacketQueueEnabled == false: Das anstehende IPv4-Paket wird verworfen.
  • Wenn TcpIpArpPacketQueueEnabled == true: Das Paket wird in der ARP-Warteschlange gepuffert, bis die ARP-Antwort eintrifft oder TcpIpArpRequestTimeout abläuft.
• Cache-Aging: Die periodische Hauptfunktion dekrementiert die Lebensdauer von Einträgen anhand von TcpIpArpTableEntryTimeout. Nach Ablauf wechselt der Eintrag in den Zustand Stale/Invalid und wird freigegeben.
• Defensive RX-Validierung: Bei TcpIpArpDefensiveProcessing == true aktualisieren eingehende ARP-Replies nur bestehende Einträge, die sich aktiv im Zustand Pending Resolution befinden; fremde unaufgeforderte Updates werden abgewiesen.

4. Normative Relevanz & Entwickler-Hinweise

• RAM-Footprint & Dimensionierung: TcpIpArpTableSizeMax bestimmt direkt die statisch allozierte Array-Größe des ARP-Caches im BSW-Treiber. Überdimensionierung verschwendet BSS-Speicher; Unterdimensionierung führt bei hoher Netzwerklast zu Cache-Thrashing.
• Pufferverwaltung: TcpIpArpPacketQueueEnabled = true erfordert zusätzliche Puffer-Ressourcen in der TCP/IP-Pufferverwaltung. Fehlen freie BSW-Tx-Puffer, scheitert das Enqueueing trotz gesetzter Option.
• Timing & MainFunction-Granularität: Die Float-Parameter TcpIpArpTableEntryTimeout und TcpIpArpRequestTimeout müssen ganzzahlige Vielfache der Zykluszeit von TcpIp_MainFunction() sein; Sub-Tick-Auflösungen werden zur Laufzeit gerundet.
• Sicherheitsanforderungen (Cybersecurity): In vernetzten Systemen (z. B. Ethernet-Backbone, DoIP-Schnittstelle) ist TcpIpArpDefensiveProcessing auf true zu setzen, um DoS- und Spoofing-Angriffe auf den AUTOSAR-Knoten zu unterbinden.
• Multi-Instanz-Mapping: Da TcpIpArpConfig die Kardinalität 0..* besitzt, können mehrere IPv4-Controller-Instanzen jeweils eigene ARP-Profile referenzieren (z. B. unterschiedliche Tabellengrößen für Diagnose-Port vs. Inter-ECU-Backbone).